(57)【要約】【課題】トラクタ等の作業車両には、各種作業に対応するべく多段の変速可能なギヤ式変速装置を備えている。そしてこれら変速装置をペダル操作に連動して所謂オートマック式に切り替える構成とすると、目的の変速位置に達するまで時間を要して操作性が悪かったり、燃費が悪くなるという課題が有った。【解決手段】トラクタに、エンジンのアクセル位置を変更するアクセルペダルと、前記エンジンのアクセル操作位置を検出するアクセル位置センサと、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサと、前記両センサの検出値が予め設定した条件となると主変速装置の変速位置を全主変速位置の内一部の変速位置に亘って１速ずつシフトアップ／ダウン操作するコントローラを備える。また前記アクセル位置センサとエンジン回転センサによるシフトアップに係る設定条件を変更するモード切替器を備える。【選択図】                図９
2005147405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主変速装置（１）と副変速装置（２）を備え、前記副変速装置（２）の変速位置を変速レバー（５）のシフト操作で切り替え可能に構成すると共に、前記主変速装置（１）を同レバー（５）のグリップ部に備えた変速アップ／ダウンスイッチ（２８ｕ，２８ｄ）の押し込み操作で切り替え可能に構成した作業車両であって、
前記車両のエンジン（Ｅ）のアクセル位置を変更するアクセルペダル（２９）と、
前記エンジン（Ｅ）のアクセル操作位置を検出するアクセル位置センサ（２０）と、
前記エンジン（Ｅ）の回転数を検出するエンジン回転センサ（２１）と、
前記両センサ（２０，２１）の検出値が予め設定した条件となると前記主変速装置（１）の変速位置を全主変速位置の内一部の変速位置に亘って１速ずつシフトアップ／ダウン操作する制御手段（Ｃ）と、
前記両センサ（２０，２１）によるシフトアップに係る設定条件を変更する設定器（４８）を備えたことを特徴とする作業車両の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の変速装置を有する農業、建築、運搬用の作業車両の変速制御装置に
関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００３−１２０８０６公報に示すように、トラクタには、８段階に切替可能な主変速装置と、３段階（高速Ｈ、中速Ｍ、低速Ｌ）に切り替え可能な副変速装置を備え、変速レバーのシフト操作によって前記副変速位置を切り替え、同レバー把持部の変速スイッチの押込み操作によってアクチュエータの駆動により前記主変速位置を１段ずつアップ／ダウンする構成が知れている。
【０００３】
しかしながら前記のようなトラクタで、一般路上を走行する場合は、副変速装置を高速に設定し、更に最高速で走行する場合は、前記変速スイッチの内、増速スイッチを７回も押す必要が生じる為、指が疲れたり、変速に時間を要し、尚、改良の余地が有った。
【特許文献１】特開2003-120806号
【特許文献２】特願2002-273058号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の作業車両では、悪路で大きく揺れながら移動する場合や、舗装された一般道路を高速で移動する場合等には、レバーに備えたスイッチ自体の操作が行ない難いという課題が有った。これに対し、ペダル操作で前記変速位置を切り替える構成とすると、車両の走行状態に応じて主変速位置をシフトアップダウンさせて燃費を良くする構成が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、この出願は、前記課題に鑑みて作業車両の変速制御装置を以下のように構成した。
即ち、請求項１の発明では、主変速装置（１）と副変速装置（２）を備え、前記副変速装置（２）の変速位置を変速レバー（５）のシフト操作で切り替え可能に構成すると共に、前記主変速装置（１）を同レバー（５）のグリップ部に備えた変速アップ／ダウンスイッチ（２８ｕ，２８ｄ）の押し込み操作で切り替え可能に構成した作業車両であって、
前記車両のエンジン（Ｅ）のアクセル位置を変更するアクセルペダル（２９）と、
前記エンジン（Ｅ）のアクセル操作位置を検出するアクセル位置センサ（２０）と、
前記エンジン（Ｅ）の回転数を検出するエンジン回転センサ（２１）と、
前記両センサ（２０，２１）の検出値が予め設定した条件となると前記主変速装置（１）の変速位置を全主変速位置の内一部の変速位置に亘って１速ずつシフトアップ／ダウン操作する制御手段（Ｃ）と、
前記両センサ（２０，２１）によるシフトアップに係る設定条件を変更する設定器（４８）を備えたことを特徴とする作業車両の変速制御装置とした。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、請求項１の発明では、アクセルペダル（２９）による主変速操作、即ち両センサ（２０，２１）の検出値による主変速操作では、前記主変速装置（１）の一部の変速位置に亘って１速ずつシフトアップ／ダウン操作し、且つこのシフトアップに係る設定条件を車両の負荷状態に合わせて設定器（４８）にて変更することができるので、不意な増速や減速を無くして車両の操作性を向上しつつ、燃費も向上させて車両の運営コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を作業車両となる農業用トラクタ８に搭載した形態について説明する。
トラクタ８は、図３と図４に示すように、ボンネット９の内部に燃料タンクＴやエンジンＥを設け、このエンジンＥの回転動力がミッションケース１０内の各変速装置を経由して駆動輪となる左右の前後輪３Ｆ，３Ｒに伝達して走行する構成としている。また前記燃料タンクＴは、平面視右側部を前方に突設した逆「Ｌ」字状に形成され、この前面と下面を遮熱板７にて覆い、この下方に前記エンジンＥを配置し、前方にオルタネータ等のエンジン補器を配置する構成となっている。
【０００８】
また前記ミッションケース１０の上方には、操縦席１１を設け、その前方位置にはステアリングハンドル１２を設け、その下方に車体後部の作業機Ｒをスイッチ操作で昇降する昇降スイッチ１３や上記エンジンＥの回転数を調節するアクセルレバー１４、更には車体の前後進を切り替える前後進切替レバー２２を設けている。また前記前後進切替レバー２２の基部には、オペレータの前後進切替操作を検出する前進スイッチ２２ｆと後進スイッチ２２ｒを設けている。また更に前記ステアリングハンドル１２の下方には、アクセルペダル２９やクラッチペダル２４を設け、同ペダル２４の基部に車両の走行／停止状態を検出するクラッチペダルスイッチ２４ｓを設けている。
【０００９】
また前記ハンドル１２の前方には、図５に示すように、液晶モニタＭを有するメータパネル２３を設け、同モニタＭに後述する主、副変速位置や車速、燃料残量などを表示する構成となっている。
【００１０】
次に前記トラクタ８の動力伝達経路について、図６に基づき具体的に説明する。尚、図中に示す矢印は、主、副両変速装置１，２のギヤが常時噛み合い状態にある構成において、動力の伝達方向を示している。
【００１１】
前記エンジンＥからの回転動力は、前記クラッチペダル２４操作で断続操作される主クラッチ１５を経由してミッションケース１０内に設けられている前後進切替装置１６、主変速装置１（第一主変速装置１ａ、第二主変速装置１ｂ）、副変速装置２の順に伝達されて後輪デフ機構１７を介して後輪３Ｒ、３Ｒと、前後輪駆動切替装置１８、前輪デフ機構１９を介して前輪３Ｆ、３Ｆへそれぞれ伝達する構成としている。
【００１２】
前記エンジンＥには、ガバナ機構Ｇにアクセル位置センサ２０が設けられ、出力軸にはエンジン回転センサ２１が設けられており、両センサ２０，２１により車両のエンジン負荷状態を検出し、後述するアクセルペダル２９による主変速の切り替え処理では、アクセル位置に応じたエンジン回転数が一定時間継続して検出されると主変速位置を１段アップし、過剰に負荷が大きくなった時には主変速位置を１段ダウンする構成となっている。
【００１３】
また前記前後進切替装置１６は、前進用クラッチ１６Ｆと後進用クラッチ１６Ｒとの２つのクラッチを有する油圧クラッチ式切替装置であって、前記前後進切替レバー２２基部の前後進スイッチ２２ｆ、２２ｒの検出値に応じてどちらか一方のクラッチを圧着し、回転動力を第一主変速装置１ａへ正転、若しくは逆回転で伝達する構成となっている。また、前記前後進切替装置１６は、後述する各種要因で主変速装置１の変速位置を切り替える際の昇圧クラッチを兼ねる構成となっている。即ち、主変速装置１を切り替える際には、この切替操作に先立って、前記両クラッチ１６Ｆ，１６Ｒを共に切とし、前記主変速の切り替えが完了後、前記前後進スイッチ２２ｆ，２２ｒの検出に応じて、前進用クラッチ１６Ｆ、若しくは後進用クラッチ１６Ｒを入りとする構成となっている。
【００１４】
また前記第一主変速装置１ａは、ピストン式変速アクチュエータとなる「１ー２速」変速用油圧シリンダ４ａ、「３ー４速」変速用油圧シリンダ４ｂを備えたシンクロメッシュギヤ式変速装置であり、前記油圧シリンダ４ａ、４ｂの内、一つのシリンダのピストンを伸長、若しくは短縮して先端部に係合されたシフターを前後に移動することで４つのギヤ組の内の１つのギヤ組を通じて回転動力を第二主変速装置１ｂへ伝動する構成となっている。
【００１５】
詳しくは、前記「１ー２速」変速用油圧シリンダ４ａのピストンが図中左側へ伸長することで「１速」となり、同ピストンが図中右側に短縮することで「２速」となり、更に、前記「３ー４速」変速用油圧シリンダ４ｂのピストンが図中左側に伸長することで「３速」となり、同ピストンが図中右側に短縮することで「４速」に切り替え変速ができる構成となっている。
【００１６】
また前記第二主変速装置１ｂは、高速クラッチ２６ｈと低速クラッチ２６ｌとの高低二段の油圧クラッチ式変速装置であり、変速アクチュエータとなるクラッチ内部のピストン４ｃにて高低どちらか一方のクラッチ板を圧着することで回転動力を高低二段に切り替え、その動力を副変速装置２へ伝動する構成としている。
【００１７】
これにより、前記主変速装置１は、第一主変速装置１ａと第二主変速装置１ｂとの各変速位置を組み合わせて、４×２＝全８速の変速位置を有する構成となっている。そして、上記主変速装置１は、変速レバー５のグリップ部に備えている変速アップスイッチ２８ｕと変速ダウンスイッチ２８ｄの押し込み操作、即ち手動操作で、制御手段となるコントローラＣの通電指令を介して各切替制御弁の油路を切り替え、前記油圧シリンダ４ａ，４ｂ及びクラッチ内ピストン４ｃを駆動して同主変速装置１の変速位置を１速ずつ順に増速、又は減速する構成としている。
【００１８】
また前記副変速装置２は、上記変速レバー５の手動操作によりロッドやリンク機構等の機械的連動機構を介して切り替えるコンスタントメッシュギヤ式変速装置であり、前記第二主変速装置１ｂから伝動された回転動力を「Ｈ速」、「Ｍ速」、「Ｌ速」の３つのギヤ組の１つを介して伝動し、副変速出力軸３０から出力する構成となっている。
【００１９】
以上のように構成したトラクタ８の主変速装置１、及び副変速装置２は、図１の変速段数表に示すように、主変速８段と副変速３段との組み合わせによって、全部で２４速の変速段数に切り替え変速が可能に構成されている。
【００２０】
次に、図２に基づいて前記変速レバー５及びこの操作位置について説明する。
前記変速レバー５は、操縦席１１の左側に配置した操作パネル３１のレバーガイド３２から上方に突設し、前後左右の回動操作で前記副変速装置２の変速位置を切り替える構成としている。詳しくは、レバーガイドの平面図に示すように、変速レバー５を車体後方外側に操作すると、副変速位置をＬ速に設定し、車体後方内側に操作するとＭ速に設定し、車体前方内側、即ちこの発明の作業位置（第一操作ポジション）Ｐ１に操作するとＨ速に設定する構成となっている。また更に、この作業位置Ｐ１の外方には路上走行位置（第二操作ポジション）Ｐ２が設けられ、前記変速レバー５を副変速位置をＨ速に保持したままで横移動できる構成となっている。
【００２１】
また前記変速レバー５の操作位置は、ミッションケース１０内に備えた各副変速位置センサ５２Ｌ，５２Ｍ，５２Ｈ，５２ＨＨにより検出する構成となっており、後述するコントローラＣでは、変速レバー５の操作位置がＬ速、Ｍ速、そしてＨ促の内、前記作業位置Ｐ１であることを検出していると、前記変速スイッチ２８ｕ，２８ｄにより主変速を１〜８速全段を切り替え可能に構成し、前記路上走行位置Ｐ２であることを検出していると、前記主変速位置の一部、ここでは低速域である１〜４速を切り替え不能として、５〜８速の高速域内だけを切り替え可能としている。
【００２２】
尚、前記変速レバー５は、プレート部材を介して左右方向の回動軸Ｘ１と前後方向の回動軸Ｘ２により支持する構成となっているが、同レバー５の前後左右の回動機構はミッションケース１０内に構成しても良い。また変速レバー５の操作形態は、図１１に示すように、他の形態であっても良し、操縦席の右側に配置する構成としても良い。
【００２３】
次にこの発明の制御手段となるコントローラＣについて図８に基づいて説明する。
前記コントローラＣには、内部に各種信号を処理するＣＰＵと、センサの検出値や設定器類の設定値を一時記憶するＲＡＭと、各種制御プログラムを格納するＥＥＰＲＯＭを設け、入力側には、前記変速アップスイッチ２８ｕや変速ダウンスイッチ２８ｄ、変速レバー５の変速位置を検出する副変速位置センサ３３Ｌ、３３Ｍ、３３Ｈ、３３ＨＨ、前記第一及び第二主変速装置の変速位置を検出するポテンショメータ式の主変速位置センサ３５，３６と、前進スイッチ２２ｆ、後進スイッチ２２ｒ、アクセル位置センサ２０、エンジン回転センサ２１、走行モード切替スイッチ４８等が接続して設けられ、操作、及び検出情報を入力する構成としている。
【００２４】
またコントローラＣの出力側には、第一主変速装置１ａの油圧シリンダ４ａ，４ｂを駆動させる切替制御弁のソレノイド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ、第二主変速装置１ｂの高低クラッチ２６ｈ、２６ｌを圧着させる切替制御弁ソレノイド４２，４３、前後進切替装置１６の前後進用クラッチ１６Ｆ，１６Ｒを圧着させる切替制御弁のソレノイド４５ｆ，４５ｒ等がそれぞれ接続して設けられ、出力信号に基づいて作動する構成としている。
【００２５】
以上のように構成したトラクタ８では、図９に示す制御プログラムの概要を示すフローチャートのように変速制御が行われる。
最初に、トラクタ８のエンジンキースイッチをＯＮとすると、各種電装機器に電源が投入され、前記コントローラＣは、各種センサの検出値や設定器類の設定値が読み込み、各副変速位置毎に主変速位置の使用時間を計測する。そして、前記副変速位置センサ３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｈ，３３ＨＨにより変速レバー５の移動操作が有ったかどうかを判定し、この判定がＹＥＳであれば、前記クラッチペダルスイッチ６ｓの検出値より、トラクタ８が走行状態かどうかを判定する。
【００２６】
また前記変速レバー５の移動が無い場合は、変速アップ／ダウンスイッチ２９ｕ，２９ｄの押し込み操作に応じた主変速切り替え処理、更に他の処理を行ってリターンとなる。
また前記判定にて、クラッチペダルスイッチ６ｓがＯＦＦであれば、エンジンＥの回転動力が駆動輪３Ｆ，３Ｒへ伝達状態であり、トラクタ８は走行状態であると想定し、図１の（１）と（３）に示すように、作業操作位置Ｐ１と路上走行位置Ｐ２間で変速レバー５の移動が有っても主変速位置をそのまま維持する。
【００２７】
この際、前記の通り、通常、変速レバー５を路上走行位置Ｐ２に設定した場合は、変速アップ／ダウンスイッチ２９ｕ，２９ｄでの切り替え操作を、高速域（５〜８速）内に規制する構成としているが、変速レバー５を移動した時だけは、１〜４速間を前記スイッチで切り替えられる構成とし、その後５〜８速に切り替えられると、１〜４速への切り替えを不能とする構成となっている。
【００２８】
また前記クラッチペダルスイッチ６ｓの判定で、同スイッチ６ｓがＯＮであれば、トラクタ８は停止状態と想定し、更に変速レバー５の移行パターンを判定する。
ここでは、変速レバー５が作業位置Ｐ１から路上走行位置Ｐ２へ移動した場合と、路上走行位置Ｐ２から作業位置Ｐ１へ移動した場合を説明する。
【００２９】
前記変速レバー５が作業位置Ｐ１から路上走行位置Ｐ２へ移動した場合は、図１の（２）に示すように、オペレータ自ら主クラッチ１５を入切操作できる状態であるので、前記主変速位置１を前記路上走行位置Ｐ２での最低速位置となる５速へ切り替える。
【００３０】
また前記路上走行位置では、前記アクセルペダル２９の踏込み操作により主変速位置を１速ずつアップ／ダウンする処理を実行する構成となっている。
また路上走行位置Ｐ２から作業位置Ｐ１へ移動した場合では、図１の（４）に示すように、前記主変速位置１を所定の変速位置、ここでは前記計測された累積使用時間の最長位置へ切り替える。
【００３１】
これにより、前記トラクタ８では、走行中に変速レバー５を作業位置Ｐ１と路上走行位置Ｐ２間を操作しても、主変速位置を保持するので、車速が変動することなく安全性が確保される構成となっている。
【００３２】
一方、トラクタ８が停止中に変速レバー５を、作業位置Ｐ１から路上走行位置Ｐ２の位置に切り替えると、路上走行位置Ｐ２での最低速位置に切り替わる構成としている。即ち、その後に一般路上で走行する時には、細かく設定された低速域を前記変速スイッチ２９ｕ，２９ｄを操作して順にアップ／ダウン操作する必要がなくなるので、変速操作性が良い。
【００３３】
また更に車両が停止中に、変速レバー５を、路上走行位置Ｐ２から作業走行位置Ｐ１の位置に切り替えると、即ち路上位置Ｐ２の位置から解除すると、過去に使用した主変速位置のうち最も使用頻度の高い位置に切り替える構成としているので、移動状態から圃場或いは作業場に入って作業を始める時に必要の無い主変速位置を前記変速スイッチ２９ｕ，２９ｄを操作して無闇に切り替え操作する必要が抑制され、変速操作性が向上する。
【００３４】
尚、この発明の別形態としては、車両の走行／停止状態を検出するセンサとして、前輪または後輪の回転の有無を検知する構成としても良いし、ドップラ式センサを利用して走行面に対する移動を検出する構成としても良い。また作業位置Ｐ１での主変速操作位置は、全主変速位置の内の低速側、例えば１〜４速だけを組み合わせると共に路上走行位置Ｐ２では５〜８速を組み合わせたり、作業位置Ｐ１では全段を組み合わせ、路上走行位置Ｐ２では２，４，６，８速といった１段ずつステップした組み合わせでも良い。また前記副変速装置２にも、前記主変速装置同様、変速用アクチュエータを備え、レバー操作に連動して手動で副変速位置を切り替える構成としても良い。
【００３５】
次に、図１０に基づいて、前記フローチャートの中のアクセルペダル２９による主変速切り替え処理について説明する。
前記コントローラＣでは、前記処理に関して通常、圃場内や悪路を移動する場合に設定する通常切替モードと、舗装された一般道路を移動する場合に設定する省燃費モードとを有する構成とおり、前記走行モード切替スイッチ４８で両モードの切替ができる構成となっている。
【００３６】
詳しくは、前記エンジン回転センサ４９により実際のエンジン回転数ａを読み込み、アクセル位置センサ５０によりこのアクセル位置に対応した標準エンジン回転数ｂを読み込んで、両エンジン回転ａ，ｂより、現在のエンジン回転数に一定回転数の以上の余裕がある状態を一定時間継続して検出した場合に、主変速位置を１速アップし、他の場合に１速ダウンする構成となっている。
【００３７】
例えば、前記通常モードでは、主変速位置を３速から４速にアップする条件は、実際のエンジン回転数ａが２０００ｒｐｍ以上で、かつアクセル位置が１７００以上に設定されていて、且つ前記エンジンＥの実際の回転数ａが前記アクセル位置に応じた標準回転数ｂよりも２００回転を超える余裕があり、更にこの状態が０．５秒以上を継続した場合に主変速をアップする構成となっている。
【００３８】
一方、前記省エネモードでは、主変速位置を３速から４速にアップする条件は、実際のエンジン回転数ａが１７００ｒｐｍ以上で、かつアクセル位置が１５００以上に設定されていて、且つ前記エンジンＥの実際の回転数ａが前記アクセル位置に応じた標準回転数ｂよりも２００回転を超える余裕があり、更にこの状態が０．５秒以上を継続した場合に主変速をアップする構成となっている。
【００３９】
即ち、省エネモードでは、変速アップ条件が緩和されており、燃費が向上する構成となっている。
これにより、トラクタ８を軟弱な地盤等で、走行負荷がかかりながら走行する場合は、通常モードに設定することで、エンストを防止して走行でき、舗装され抵抗の走行少ない一般路上で走行する場合は、省エネモードに設定することで、燃費を向上させて、車両の運営コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】変速ルールを説明する変速段数表。
【図２】変速レバー近傍の側面図、及びレバーガイドの平面図。
【図３】トラクタの全体側面図。
【図４】エンジン近傍を示す図。
【図５】メータパネルの正面図。
【図６】トラクタの伝導機構線図。
【図７】トラクタの車速表。
【図８】コントローラの接続状態を示すブロック図。
【図９】シフトアップの条件を示す図。
【図１０】変速制御の概要を示すフローチャート。
【図１１】変速レバーの別シフトパターンを示す図。
【符号の説明】
【００４１】
Ｅ  エンジン
１  主変速装置
２  副変速装置
５  変速レバー
２０  アクセル位置センサ
２１  エンジン回転センサ
２８ｕ  変速アップスイッチ
２８ｄ  変速ダウンスイッチ
４８  走行モード切替スイッチ
【図１】
2005147405.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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